蓄電池控制器

太陽能光伏控制器蓄電池充放電控制器獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)組成獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件、光伏控制器、蓄電池、離網(wǎng)逆變器以及各種常用負載組成光伏控制器利用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能并貯存于電池內(nèi)部，可為牧區(qū)、邊防、海島提供照明，也可作為移動通信基站、微波站等的直流電源?？刂破魇怯行Э刂铺柲馨l(fā)出的電向蓄電池充電,蓄電池向負載放電,使蓄電池在安全工作電壓、電流范圍內(nèi)工作的裝置。它的控制性能直接影響蓄電池使用壽命和系統(tǒng)效率。控制器控制器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一，也是平衡系統(tǒng)的主要組成部分小型光伏系統(tǒng)中：控制器也稱為充放電控制器，防止蓄電池過充電和過放電大中型光伏發(fā)電系統(tǒng)中：平衡管理光伏系統(tǒng)能量，保護蓄電池及整個光伏系統(tǒng)，顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)控制器的分類并聯(lián)型控制器串聯(lián)型控制器脈寬調(diào)制型控制器多路控制型控制器智能型控制器最大功率跟蹤型控制器控制器的工作原理充放電控制器功能蓄電池充電控制基本原理蓄電池過放電保護基本原理充放電控制器主要功能高壓（HVD)斷開和恢復(fù)功能欠電壓（LVG)告警和恢復(fù)功能低壓（LVD)斷開和恢復(fù)功能溫度補償功能保護功能1、蓄電池反接保護2、太陽能板反接保護3、蓄電池過放保護4、蓄電池過充保護5、反充電保護6、負載過載保護（可自動恢復(fù)）7、負載短路軟硬件保護（可自動恢復(fù)）蓄電池充電控制基本原理圖：蓄電池容量隨溫度的變化曲線電解液溫度高時（在允許的溫度范圍內(nèi)），離子運動速度加快，獲得的動能增加，因此滲透力加強，從而使蓄電池內(nèi)阻減小，擴散速度加快，電化反應(yīng)加強，從而使電池容量增大；當電解液溫度下降時，滲透力降低，蓄電池內(nèi)阻增大，擴散速度降低，因此電化反應(yīng)滯緩，從而使電池容量減小。蓄電池過放電保護基本原理循環(huán)壽命與放電深度的關(guān)系DOD控制器的幾種基本電路光伏控制器并聯(lián)型充放電控制器串聯(lián)型充放電控制器多路充電控制系統(tǒng)過、欠電壓檢測控制電路組成和工作原理PWM充放電控制器智能型控制器最大功率點跟蹤型控制器光伏控制器原理光伏控制器：是防止蓄電池過充電和過放電，使蓄電池在安全電壓和安全電流下工作的控制裝置。

光伏控制器工作原理：

雖然控制器的控制電路根據(jù)光伏系統(tǒng)的不同其復(fù)雜程度有所差異，但其基本原理是一樣的。上圖是一個最基本的充放電控制器的工作原理圖。該系統(tǒng)由光伏組件、蓄電池、控制器電路和負載組成。開關(guān)1和開關(guān)2分別為充電開關(guān)和放電開關(guān)。開關(guān)1閉合時，由光伏組件給蓄電池充電，開關(guān)1還能按照預(yù)先設(shè)定的保護模式自動恢復(fù)對蓄電池的充電。開關(guān)2閉合時，由蓄電池給負載供電。當蓄電池再次充電并達到預(yù)先設(shè)定的恢復(fù)充電點時，開關(guān)2又能自動恢復(fù)供電。開關(guān)1和開關(guān)2是廣義上的開關(guān)，它可為功率MOSFET或功率IGBT等。光伏控制器原理并聯(lián)型（旁路型）充放電控制器并聯(lián)型（旁路型）充放電控制器檢測控制電路隨時對蓄電池電壓進行檢測，一般采用施密特回差電路，當電壓高于充滿切斷電壓時，使T1導通，進行過充電保護；當電壓回落到某一數(shù)值時，T2斷開，恢復(fù)充電。放電控制和充電控制類似，當電壓低于過放電壓時，T2導通，切斷負載，進行過放電保護，而當電壓回升到某一數(shù)值時，T2再次接通，恢復(fù)放電。。

串聯(lián)型控制器電路原理如圖所示，在光伏組件與蓄電池之間串聯(lián)一個開關(guān)元件?？刂茩z測器電路監(jiān)控蓄電池端電壓，當充電電壓超過蓄電池設(shè)定的充滿斷開值（HVD）時，開關(guān)元件切斷蓄電池充電回路，恢復(fù)蓄電池充電。串聯(lián)型充電控制器可以使用繼電器作為快關(guān)，目前多使用功率場效應(yīng)管（MOSFET）、IGBT、固體繼電器等。設(shè)計完美的串聯(lián)型充電控制器中的開關(guān)元件還可替代防反二極管，起到防止夜間“反向泄露”的作用。串聯(lián)型充電控制器由于控制開關(guān)元件是串聯(lián)在充電回路中，電路的電壓損失較大，降低了充電效率，另外，當開關(guān)元件斷開時，輸入電壓將升高到發(fā)電單元開路電壓的水平。因此串聯(lián)型充電控制器在設(shè)計時要選用低通態(tài)內(nèi)阻的MOSFET和低飽和壓降的IGBT。串聯(lián)型充電控制器介紹串聯(lián)型充放電控制器電路原理圖多路充電控制系統(tǒng)太陽能方陣分成多個支路，充電開始階段所有支路打開給蓄電池組充電，當蓄電池組接近充滿時，逐路斷開；而當蓄電池電壓回落時，控制器再將太陽能電池方陣逐級接通，達到隨蓄電池組充滿而充電電流逐漸變小，蓄電池虧電而充電電流增大。多路充電控制系統(tǒng)過、欠電壓檢測控制電路組成和工作原理A1為過電壓檢測控制電路，A1的同向輸入端由W1提供對應(yīng)“過電壓切斷”的基準電壓，而反相輸入端接被測蓄電池，當蓄電池電壓大于“過電壓切斷電壓”時，A1輸出端G1為低電平，切斷開關(guān)器件T1,切斷充電回路，起到過電壓保護的作用。當過電壓保護后，蓄電池電壓又下降至小于“過電壓恢復(fù)電壓”時，A1的反相輸入電位小于同向輸入電位，則其輸出端G1由低電平跳變至高電平，開關(guān)器件T1由關(guān)斷變導通，重新接通充電回路?！斑^電壓切離門限”和“過電壓恢復(fù)門限”由W1和R1配合調(diào)整。A2為欠電壓檢測控制電路，其反相端接由W2提供的欠電壓基準電壓，同向端接蓄電池電壓（和過電壓檢測控制電路相反），當蓄電池電壓小于“欠電壓門限”電平時，A2輸出端G2為低電平，開關(guān)器件T2關(guān)斷，切斷控制器的輸出回路，實現(xiàn)“欠電壓保護”。欠電壓保護后，隨著電池電壓的升高，當電壓又高于“欠電壓恢復(fù)門限”時，開關(guān)器件T2重新導通，恢復(fù)對負載供電?！扒冯妷罕Ｗo門限”和“欠電壓恢復(fù)門限”由W2和R2配合調(diào)整。

過、欠電壓檢測控制電路組成和工作原理脈寬調(diào)制型控制器脈寬調(diào)制型控制器的充電方式為三階段充電式，包括均衡充電、快速充電和浮充電。蓄電池沒有發(fā)生過放電，正常工作時采用浮充電，可以有效防止過充電，減少水分的散失；當蓄電池的放電深度超過70%，則實施一次均衡充電，不但有利于完全恢復(fù)蓄電池的容量，輕微的放氣還能夠起到攪拌作用，防止蓄電池內(nèi)電解液的分層。當蓄電池趨向充滿時，就調(diào)制脈沖的寬度變窄，減少充電電流；而當蓄電池的電壓回落時，脈沖寬度就變寬，增大充電電流。智能型控制器智能型控制器的主電路同其他控制器一樣，可以是并聯(lián)型、串聯(lián)型、脈沖調(diào)制型和多路型。它采用高速CPU微處理器和高精度A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成一個微機數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測控制系統(tǒng)，既可以快速實時采集光伏系統(tǒng)當前的工作狀態(tài)，又可詳細積累光伏系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，為評估光伏系統(tǒng)設(shè)計的合理性及檢驗系統(tǒng)部件質(zhì)量的可靠性提供準確而充分的依據(jù)。此外，該控制器還具有串行通信數(shù)據(jù)傳輸功能可將多個光伏系統(tǒng)子站進行集中管理和遠距離控制。智能型控制器的充電控制采用強充、遞減、浮充自動輪換的方法，依據(jù)蓄電池組端電壓的變化趨勢自動調(diào)整充電電流，或控制多路太陽能電池方陣依次接通或切離，既充分利用了寶貴的太陽能電池資源，又保證了蓄電池組安全而可靠的工作。

最大功率跟蹤型控制器最大功率跟蹤型控制器一直維持太陽能電池方陣工作在最大功率點附近，以充分發(fā)揮太陽能電池方陣的作用。根據(jù)太陽能電池方陣的輸出特性得知，太陽能電池方陣的最大功率點是隨著太陽輻照度和溫度的變化而變化的，而太陽能電池方陣的工作點也會隨著負載電壓的變化而變化。如果不采取任何措施，而直接將太陽能電池方陣與負載連接，則很難保證太陽能電池方陣工作在最大功率點附近，太陽能電池方陣也不可能發(fā)揮出其應(yīng)有的功率輸出。最大功率跟蹤型控制器的作用就所示通過直流變換電路和尋優(yōu)控制程序，無論太陽輻照度、溫度和負載特性如何變化，始終使太陽能電池方陣工作在最大功率點附近，充分的發(fā)揮太陽能電池方陣的效能，這種方法又稱為MPPT。MPPT控制器要求始終跟蹤太陽能電池方陣的最大功率點，需要控制電路同時采樣太陽能電池方陣的電壓和電流，并計算太陽能電池方陣的功率，然后通過尋優(yōu)和調(diào)整